[发明专利]一种风机叶片表面的防冰涂层及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及防冰材料技术领域，具体涉及一种风机叶片表面的防冰涂层及其制备方法和应用，该涂层含有层叠设置的防冰内层和防冰外层，形成所述防冰内层的材料包括复合过渡金属族氧化物、金属酸性盐、液态丁基羟基有机物和纳米金属氧化物，形成所述防冰外层的材料为含氟基料；所述防冰内层的厚度D1与所述防冰外层的厚度D2之间的比例关系为：D1：D2＝1：0.025‑0.075。本发明提供的风机叶片表面的防冰涂层具有良好的防冰性能，并且具有较强的耐磨性能。

技术领域

本发明涉及防冰材料技术领域，具体涉及一种风机叶片表面的防冰涂层及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，我国火力发电受到限制，水力发电已逐渐饱和，风电行业发展迅速，风力发电已成为最具发展潜力的新能源发电方式之一。

然而，我国南方风电场多处于海拔较高的山区地带，这些地区通常湿度较大，在严寒的冬季，风机叶片经常会出现结冰现象，而风机叶片是风电机组的关键部位，叶片结冰将极大地改变叶片气动特性，从而减小机组出力，导致巨大的电量损失。

涂料除冰是一种主动防冰手段，目前研究较多的涂料主要为憎水型材料。憎水型材料虽然可以改善初期覆冰，但在重覆冰下的效果不明显。

除此之外，防冰溶液也有相关研究。防冰溶液是一种添加盐类物质的溶液，喷洒在风机叶片表面可以降低附着水的凝固点实现防冰，但由于防冰溶液容易流失，有效期短，且容易造成叶片表面腐蚀和环境污染，因此难以得到应用。

此外，风机叶片工作时，尖端线速度将近100m/s，表面涂料与空气中的粉尘颗粒、水滴等杂质摩擦剧烈，材料极易磨损，持续使用时间短。

因此，仍需开发性能更好的防冰材料来解决上述现有的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有防冰材料技术存在的防冰效果不佳和耐磨性能较差的缺陷。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种风机叶片表面的防冰涂层，该涂层含有层叠设置的防冰内层和防冰外层，形成所述防冰内层的材料包括复合过渡金属族氧化物、金属酸性盐、液态丁基羟基有机物和纳米金属氧化物，形成所述防冰外层的材料为含氟基料；

所述防冰内层的厚度D1与所述防冰外层的厚度D2之间的比例关系为：D1：D2＝1：0.025-0.075；

相对于100重量份的所述含氟基料，所述复合过渡金属族氧化物的含量为66-550重量份，所述金属酸性盐的含量为16-100重量份，所述液态丁基羟基有机物的含量为10-80重量份，所述纳米金属氧化物的含量为10-100重量份；

所述复合过渡金属族氧化物为重量比为1：5.6-19的颜料和基体的组合，所述颜料选自Co-Al-O、Co-Fe-O、Ni-Fe-O、Co-Mn-O、Cu-Co-Mn-O中的至少一种，所述基体选自聚氨酯、丙烯酸酯、有机硅中的至少一种；

所述金属酸性盐选自硅酸钙、磷酸铝、铝酸钙中的至少一种；

所述液态丁基羟基有机物选自丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯中的至少一种。

本发明第二方面提供一种制备前述第一方面所述的防冰涂层的方法，该方法包括：

(1)将复合过渡金属族氧化物、金属酸性盐、液态丁基羟基有机物和纳米金属氧化物进行第一混合，得到混合物I；

(2)应用所述混合物I对风机叶片表面进行第一喷涂，得到涂层I；

(3)将所述涂层I进行第一固化；

(4)应用含氟基料对固化后的涂层I的表面进行第二喷涂，得到涂层II；

(5)将所述涂层II进行第二固化，得到所述防冰涂层。